浅析DIS系统在中学化学实验教学中的创新理念
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定量研究是科 学 探 究 的 主 要 方 法 之 一，也 是 学 生 严 密 思 维 、求 真 态 度 、科 学 素 养 形 成 的 一 种 重 要途径。中学化学教材中传统的定量实验由于实
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Educational Equipment And Experiment Vol． 27，No． 8，2011
能 ，实 现 了 教 学 与 现 代 科 技 的 有 机 融 合 “教育的信息 化 要 求 在 教 育 领 域 中 充 分 运 用 现 代 信 息 技 术 ，以 保 证 扩 大 教 育 规 模 ，为 教 育 终 身 化、个性化和国际化 提 供 保 证。”由 于 受 到 教 学 条 件和教育理念的 影 响，对 化 学 实 验 信 息 和 数 据 的 处 理 ，大 多 数 学 校 和 教 师 还 沿 袭 传 统 的 处 理 方 法 ， 在一定程度上落伍于现代信息技术。 DIS 系 统 利 用 其 现 代 信 息 处 理 功 能，填 补 了 中学化学教学在现代信息技术运用上的空白。如 酸 碱 中 和 、冰 醋 酸 稀 释 离 子 浓 度 的 变 化 、浓 度 对 溶 液导电能力的影 响 等 控 制 变 量 过 程，传 统 教 学 只 停留在结果和理论计算层面。而 DIS 系统可以利 用软件的“绘图”功能 进 行 简 单 设 定，计 算 机 会 根 据实验过程中某个物理量的变化而自动生成函数 图形，直观地显现 各 种 物 理 量 在 变 化 过 程 中 的 数 理关系，极大地提 高 了 定 量 实 验 的 科 学 性 和 准 确 性 ，缩 短 了 实 验 的 整 体 时 间 ，提 高 了 实 验 效 率 。 醋酸电离平衡 常 数 的 测 定，预 先 配 制 好 不 同 浓度的醋酸溶液，通过数 据 采 集 器 和 pH 传 感 器， 打 开“计 算 表 格 ”，添 加 变 量“C ”代 表 醋 酸 的 浓 度 ， 自定 义 公 式“H = 1 /10 ^ （ pH） ”代 表 氢 离 子 浓 度， 自定义公式“Ka = H ^2 / C ”代 表 乙 酸 电 离 平 衡 常 数，选择“平 铺 窗 口 ”。然 后 通 过 pH 传 感 器 对 不 同浓度醋酸溶液进行测定，系统将自动显示其 pH 值 ，点 击“记 录 ”后 ，将 相 应 的 浓 度 输 入 表 格 ，即 可 计算出醋酸的电离平衡常数。 4 拓展课外实验，提高学生的课题研究能力
1 中华Leabharlann Baidu民共和国教育部． 普通高中物理课程标准． 人民教育出 版 ，2003
2 普通高中课程标准实验教科书化学（ 化学反应原理） ． 山东科 学技术出版社，2007． 7
3 上海市中小学数字化实验系统研发中心，山东省远大网络多媒 体有限公司． 朗威数字化信息系统实验室 V6． 0 实验实例，2007 （ 收稿日期： 2011-04-10 ）
教育应以人为本。DIS 数字化信息实验系统 只是对教学和传 统 实 验 的 补 充 和 完 善，需 要 广 大 科研人员和教育 工 作 者 在 实 践 中 共 同 探 索，开 发 更多更好的 DIS 配 套 的 实 验 装 置，使 DIS 日 渐 完 善，为新课程探究 实 验 教 学 提 供 更 广 阔 的 实 践 平 台，实现新 课 标 要 求 的“信 息 技 术 与 化 学 学 科 教 学的全面 整 合 ”，最 大 程 度 地 发 挥 各 种 资 源 的 教 育 和 创 新 功 能 ，更 好 地 为 现 代 教 育 教 学 服 务 。 参考文献
研究性 学 习 是《新 课 程 标 准 》规 定 高 中 阶 段 必修课程之一，一 般 要 求 学 生 在 高 中 阶 段 必 须 完 成 3 个以上的课题，取得 15 学分。笔者通过两年 多就研究性学习 课 题 的 调 查 发 现，许 多 学 生 的 课 题由于缺乏实验 数 据 的 支 撑 显 得 内 容 空 洞，实 践 性不强。 DIS 数 字 化 信 息 实 验 系 统 集 携 带 方 便 （ 如朗威 DISLabV6． 0 新 推 出 便 携 式 采 集 终 端 ） 、 操 作 简 单 、数 据 处 理 功 能 先 进 等 特 点 ，为 广 大 师 生 进行课外研究性学习提供了一个很好的现代技术 平台。笔者在上一学年指导学生利用二氧化碳传 感器、溶解氧传感器、pH 值传感器、浊度传感器等 实验设备，顺 利 完 成 了《厦 门 海 沧 大 桥 与 大 屏 山 公园大气中二氧化碳含 量 的 比 较》、《新 阳 工 业 区 工业废水酸碱性 测 定 》等 五 个 课 题，分 别 获 区、校 优质奖。随着学校教育现代化水平的不断提升， 数字化实验系统 必 将 为 学 生 研 究 能 力 的 培 养、创 新思维的形成提供更大的现代技术平台。
据。DIS 数字化实验信息系统把传统中学化学真 正带入科学数字 化 时 代，如 利 用 高 温 传 感 器 直 接 测定 0℃ ～ 1000℃ ，分度为 1℃ 的火焰温度。 让学 生真实地感受到 酒 精 灯 内 外 焰 温 度 的 差 别、化 学 反应 热 量 等 关 于 能 量 变 化 方 面 的 实 验； 利 用 pH 传感器直接测量 0 ～ 14 分度为 0． 01 的酸碱度，让 中和反应的终点 判 断 更 加 科 学，盐 类 水 解 程 度 的 不同有了科学的数字依据。
随着教育现代 化 的 不 断 发 展，学 校 教 育 技 术 装备的不断 提 升，DIS 数 字 化 信 息 实 验 系 统 必 将 以它 便 捷、直 观、高 效、信 息 处 理 能 力 强 等 特 点 在 中学化学实验教学中发挥现代领军作用。
当 然 ，对 任 何 事 物 都 要 用 辩 证 的 观 点 去 看 待 。 一 方 面，由 于 各 地 各 校 财 政 和 办 学 实 力 的 不 同， DIS 数字化信 息 实 验 系 统 现 在 还 处 于 推 广 阶 段， 无法达到普 及 的 程 度。 另 一 方 面，DIS 数 字 化 信 息实验系统硬件 耐 用 方 面 有 待 于 提 高，生 产 成 本 有 待 于 下 降 ，测 量 过 程 的 稳 定 指 标 、软 件 的 开 放 利 用等方面亟待提升。
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装备研究
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浅析 DIS 系统在中学化学实验教学 中的创新理念
□ 刘长胜
福建省厦门市海沧实验中学 361026
DIS 是 英 文 ”Digital Information System ”的 缩 写，即 数 字 化 信 息 系 统，主 要 由 传 感 器、数 字 采 集 器、计算机和 通 用 软 件 组 成。其 实 验 手 段 是 通 过 传感器把各种物 理 信 号 转 化 成 相 应 的 电 信 号，数 字采集器将电信号进行相应的处理后传入到计算 机 内 ，计 算 机 通 过 通 用 软 件 进 行 分 析 处 理 ，并 以 数 据图 表 等多 种 形 式 实时 显 现。教育 部 2006 年 7 月发布的《中 小 学 理 科 实 验 室 装 备 规 范 》中 第 一 次将其列入仪器装备标准中。DIS 系统不仅是仪 器设备的改革创 新，更 是 实 现 从 传 统 强 调 知 识 积 累、重 视 论 证 知 识 结 论，向 注 重 知 识 的 形 成 过 程、 强调科学探究、培 养 创 新 思 维 和 合 作 精 神 的 现 代 教育教学理念转变的重要载体。它引发了从传统 定 性 实 验 向 灵 敏 、精 准 的 定 量 实 验 革 命 性 的 飞 跃 。 笔者 通 过 两 年 多 的 教 学 实 践，就 DIS 系 统 在 中 学 化学实验教学中的创新意义作以下阐述。 1 理论知识实验化，使中学化学教学更具科学性
DIS 系统 是 传 统 实 验 教 学 的 一 次 革 命 性 发 展，它使传统的化 学 实 验 教 学 进 入 一 个 全 新 的 现 代信息化时代，它 使 传 统 感 性 的 定 性 实 验 直 接 转 化为直观数据进 行 分 析，把 原 来 的 只 能 用 现 象 模 拟解释的实验直接转变为精确的实验数据。这样 就使教学的直观 性 和 科 学 性 大 大 增 强，同 时 也 使 学生从感性接受式学习模式走向体验探究的科学 成长过程。 3 自定 义 公 式、函 数 图 像 等 数 据 信 息 化 处 理 功
现在利用朗威等数字化信息系统可以将中学 化学教材中冰醋 酸 稀 释 过 程 中 离 子 浓 度 变 化、二 氧化碳浓度测定、复分解反应的实质等 15 类理论 性知识通过可视 实 验 得 到 佐 证，大 大 增 强 了 中 学 化学教学的科学性和直观性。 2 部分定性实 验 定 量 化，定 量 实 验 精 确 化，极 大
验 条 件 的 限 制 ，往 往 存 在 着 操 作 步 骤 多 ，受 外 界 条 件影响大，数 据 准 确 性 低 等 不 足。DIS 系 统 利 用 现代传感器和计 算 机 的 整 合 处 理，大 大 简 化 了 一 些定量实验的操 作 步 骤，同 时 极 大 提 高 了 实 验 数 据的准确性。例如浓度对弱电解质溶液导电能力 的 影 响 ，酸 碱 中 和 滴 定 ，醋 酸 电 离 平 衡 常 数 的 测 定 等都可以通过 DIS 系统进行精确分析。
和直观性 中学化学教材 中 一 些 结 论 性 内 容，由 于 受 到
常 规 仪 器 功 能 上 的 限 制 ，只 能 停 留 在 理 论 层 面 上 ， 得不到实验 的 佐 证。学 生，甚 至 是 老 师 也 只 能 被 动接受教 材 理 论 上 的 阐 述。 “求 证 ”往 往 得 不 到 满 足 ，使 学 生 的 认 知 过 程 得 不 到 科 学 的 发 展 ，学 生 知识结构 和 学 习 能 力 的 建 构 缺 乏 科 学 实 践 的 支 撑，学 生 科 学 观 和 科 学 精 神 得 不 到 很 好 的 培 养。 如甲 烷、乙 烯、乙 炔 燃 烧 时 火 焰 温 度 的 差 别，酒 精 灯内外焰温度的 比 较，不 同 盐 类 水 解 程 度 的 强 弱 等 ，虽 然 教 材 上 有 具 体 数 值 的 比 较 ，但 使 用 常 规 的 仪器设备无法实 现 实 验 的 佐 证，使 科 学 性 的 数 据 得不到验证而缺乏实践性。学生只能被动地接受 教材和教师的理 论 描 述，使 本 来 以 实 验 为 基 础 的 化学学科在中学阶段也基本失去了真正的实践依
《教学仪器与实验》第 27 卷 2011 年 第 8 期
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地增强了学生的探究意识 笔者在日常化 学 教 学 中 发 现，现 行 化 学 教 材
中存在很多用数 据 描 述 的 变 化 过 程，由 于 受 到 常 规仪器的功能限 制，只 能 用 定 性 实 验 进 行 简 单 的 模糊验证或只能在理论上进行阐述。例如教材中 CH3 COONa、Na2 CO3 、NaHCO3 水 解 强 弱 的 比 较， 利用酸碱指示剂和广泛 pH 试纸无法显示其酸碱 性微弱的差别； NaOH 与 AICl3 反应沉淀量的变化 只能通过目 测 判 断。这 样 事 实 得 不 到 验 证，判 断 存 在 误 差 ，学 生 的 求 证 欲 望 得 不 到 满 足 ，学 习 内 容 的科学性和理论的真实性受到比较大的影响。如 果利 用 DIS 系 统 的 pH 值 传 感 器、浊 度 传 感 器 和 色度传感器等，就 可 以 使 这 些 依 靠 常 规 仪 器 无 法 测定的变化过程 转 化 为 定 量 的 可 视 实 验，大 大 地 增强了化学学科的科学性和实践性。
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Educational Equipment And Experiment Vol． 27，No． 8，2011
能 ，实 现 了 教 学 与 现 代 科 技 的 有 机 融 合 “教育的信息 化 要 求 在 教 育 领 域 中 充 分 运 用 现 代 信 息 技 术 ，以 保 证 扩 大 教 育 规 模 ，为 教 育 终 身 化、个性化和国际化 提 供 保 证。”由 于 受 到 教 学 条 件和教育理念的 影 响，对 化 学 实 验 信 息 和 数 据 的 处 理 ，大 多 数 学 校 和 教 师 还 沿 袭 传 统 的 处 理 方 法 ， 在一定程度上落伍于现代信息技术。 DIS 系 统 利 用 其 现 代 信 息 处 理 功 能，填 补 了 中学化学教学在现代信息技术运用上的空白。如 酸 碱 中 和 、冰 醋 酸 稀 释 离 子 浓 度 的 变 化 、浓 度 对 溶 液导电能力的影 响 等 控 制 变 量 过 程，传 统 教 学 只 停留在结果和理论计算层面。而 DIS 系统可以利 用软件的“绘图”功能 进 行 简 单 设 定，计 算 机 会 根 据实验过程中某个物理量的变化而自动生成函数 图形，直观地显现 各 种 物 理 量 在 变 化 过 程 中 的 数 理关系，极大地提 高 了 定 量 实 验 的 科 学 性 和 准 确 性 ，缩 短 了 实 验 的 整 体 时 间 ，提 高 了 实 验 效 率 。 醋酸电离平衡 常 数 的 测 定，预 先 配 制 好 不 同 浓度的醋酸溶液，通过数 据 采 集 器 和 pH 传 感 器， 打 开“计 算 表 格 ”，添 加 变 量“C ”代 表 醋 酸 的 浓 度 ， 自定 义 公 式“H = 1 /10 ^ （ pH） ”代 表 氢 离 子 浓 度， 自定义公式“Ka = H ^2 / C ”代 表 乙 酸 电 离 平 衡 常 数，选择“平 铺 窗 口 ”。然 后 通 过 pH 传 感 器 对 不 同浓度醋酸溶液进行测定，系统将自动显示其 pH 值 ，点 击“记 录 ”后 ，将 相 应 的 浓 度 输 入 表 格 ，即 可 计算出醋酸的电离平衡常数。 4 拓展课外实验，提高学生的课题研究能力
1 中华Leabharlann Baidu民共和国教育部． 普通高中物理课程标准． 人民教育出 版 ，2003
2 普通高中课程标准实验教科书化学（ 化学反应原理） ． 山东科 学技术出版社，2007． 7
3 上海市中小学数字化实验系统研发中心，山东省远大网络多媒 体有限公司． 朗威数字化信息系统实验室 V6． 0 实验实例，2007 （ 收稿日期： 2011-04-10 ）
教育应以人为本。DIS 数字化信息实验系统 只是对教学和传 统 实 验 的 补 充 和 完 善，需 要 广 大 科研人员和教育 工 作 者 在 实 践 中 共 同 探 索，开 发 更多更好的 DIS 配 套 的 实 验 装 置，使 DIS 日 渐 完 善，为新课程探究 实 验 教 学 提 供 更 广 阔 的 实 践 平 台，实现新 课 标 要 求 的“信 息 技 术 与 化 学 学 科 教 学的全面 整 合 ”，最 大 程 度 地 发 挥 各 种 资 源 的 教 育 和 创 新 功 能 ，更 好 地 为 现 代 教 育 教 学 服 务 。 参考文献
研究性 学 习 是《新 课 程 标 准 》规 定 高 中 阶 段 必修课程之一，一 般 要 求 学 生 在 高 中 阶 段 必 须 完 成 3 个以上的课题，取得 15 学分。笔者通过两年 多就研究性学习 课 题 的 调 查 发 现，许 多 学 生 的 课 题由于缺乏实验 数 据 的 支 撑 显 得 内 容 空 洞，实 践 性不强。 DIS 数 字 化 信 息 实 验 系 统 集 携 带 方 便 （ 如朗威 DISLabV6． 0 新 推 出 便 携 式 采 集 终 端 ） 、 操 作 简 单 、数 据 处 理 功 能 先 进 等 特 点 ，为 广 大 师 生 进行课外研究性学习提供了一个很好的现代技术 平台。笔者在上一学年指导学生利用二氧化碳传 感器、溶解氧传感器、pH 值传感器、浊度传感器等 实验设备，顺 利 完 成 了《厦 门 海 沧 大 桥 与 大 屏 山 公园大气中二氧化碳含 量 的 比 较》、《新 阳 工 业 区 工业废水酸碱性 测 定 》等 五 个 课 题，分 别 获 区、校 优质奖。随着学校教育现代化水平的不断提升， 数字化实验系统 必 将 为 学 生 研 究 能 力 的 培 养、创 新思维的形成提供更大的现代技术平台。
据。DIS 数字化实验信息系统把传统中学化学真 正带入科学数字 化 时 代，如 利 用 高 温 传 感 器 直 接 测定 0℃ ～ 1000℃ ，分度为 1℃ 的火焰温度。 让学 生真实地感受到 酒 精 灯 内 外 焰 温 度 的 差 别、化 学 反应 热 量 等 关 于 能 量 变 化 方 面 的 实 验； 利 用 pH 传感器直接测量 0 ～ 14 分度为 0． 01 的酸碱度，让 中和反应的终点 判 断 更 加 科 学，盐 类 水 解 程 度 的 不同有了科学的数字依据。
随着教育现代 化 的 不 断 发 展，学 校 教 育 技 术 装备的不断 提 升，DIS 数 字 化 信 息 实 验 系 统 必 将 以它 便 捷、直 观、高 效、信 息 处 理 能 力 强 等 特 点 在 中学化学实验教学中发挥现代领军作用。
当 然 ，对 任 何 事 物 都 要 用 辩 证 的 观 点 去 看 待 。 一 方 面，由 于 各 地 各 校 财 政 和 办 学 实 力 的 不 同， DIS 数字化信 息 实 验 系 统 现 在 还 处 于 推 广 阶 段， 无法达到普 及 的 程 度。 另 一 方 面，DIS 数 字 化 信 息实验系统硬件 耐 用 方 面 有 待 于 提 高，生 产 成 本 有 待 于 下 降 ，测 量 过 程 的 稳 定 指 标 、软 件 的 开 放 利 用等方面亟待提升。
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浅析 DIS 系统在中学化学实验教学 中的创新理念
□ 刘长胜
福建省厦门市海沧实验中学 361026
DIS 是 英 文 ”Digital Information System ”的 缩 写，即 数 字 化 信 息 系 统，主 要 由 传 感 器、数 字 采 集 器、计算机和 通 用 软 件 组 成。其 实 验 手 段 是 通 过 传感器把各种物 理 信 号 转 化 成 相 应 的 电 信 号，数 字采集器将电信号进行相应的处理后传入到计算 机 内 ，计 算 机 通 过 通 用 软 件 进 行 分 析 处 理 ，并 以 数 据图 表 等多 种 形 式 实时 显 现。教育 部 2006 年 7 月发布的《中 小 学 理 科 实 验 室 装 备 规 范 》中 第 一 次将其列入仪器装备标准中。DIS 系统不仅是仪 器设备的改革创 新，更 是 实 现 从 传 统 强 调 知 识 积 累、重 视 论 证 知 识 结 论，向 注 重 知 识 的 形 成 过 程、 强调科学探究、培 养 创 新 思 维 和 合 作 精 神 的 现 代 教育教学理念转变的重要载体。它引发了从传统 定 性 实 验 向 灵 敏 、精 准 的 定 量 实 验 革 命 性 的 飞 跃 。 笔者 通 过 两 年 多 的 教 学 实 践，就 DIS 系 统 在 中 学 化学实验教学中的创新意义作以下阐述。 1 理论知识实验化，使中学化学教学更具科学性
DIS 系统 是 传 统 实 验 教 学 的 一 次 革 命 性 发 展，它使传统的化 学 实 验 教 学 进 入 一 个 全 新 的 现 代信息化时代，它 使 传 统 感 性 的 定 性 实 验 直 接 转 化为直观数据进 行 分 析，把 原 来 的 只 能 用 现 象 模 拟解释的实验直接转变为精确的实验数据。这样 就使教学的直观 性 和 科 学 性 大 大 增 强，同 时 也 使 学生从感性接受式学习模式走向体验探究的科学 成长过程。 3 自定 义 公 式、函 数 图 像 等 数 据 信 息 化 处 理 功
现在利用朗威等数字化信息系统可以将中学 化学教材中冰醋 酸 稀 释 过 程 中 离 子 浓 度 变 化、二 氧化碳浓度测定、复分解反应的实质等 15 类理论 性知识通过可视 实 验 得 到 佐 证，大 大 增 强 了 中 学 化学教学的科学性和直观性。 2 部分定性实 验 定 量 化，定 量 实 验 精 确 化，极 大
验 条 件 的 限 制 ，往 往 存 在 着 操 作 步 骤 多 ，受 外 界 条 件影响大，数 据 准 确 性 低 等 不 足。DIS 系 统 利 用 现代传感器和计 算 机 的 整 合 处 理，大 大 简 化 了 一 些定量实验的操 作 步 骤，同 时 极 大 提 高 了 实 验 数 据的准确性。例如浓度对弱电解质溶液导电能力 的 影 响 ，酸 碱 中 和 滴 定 ，醋 酸 电 离 平 衡 常 数 的 测 定 等都可以通过 DIS 系统进行精确分析。
和直观性 中学化学教材 中 一 些 结 论 性 内 容，由 于 受 到
常 规 仪 器 功 能 上 的 限 制 ，只 能 停 留 在 理 论 层 面 上 ， 得不到实验 的 佐 证。学 生，甚 至 是 老 师 也 只 能 被 动接受教 材 理 论 上 的 阐 述。 “求 证 ”往 往 得 不 到 满 足 ，使 学 生 的 认 知 过 程 得 不 到 科 学 的 发 展 ，学 生 知识结构 和 学 习 能 力 的 建 构 缺 乏 科 学 实 践 的 支 撑，学 生 科 学 观 和 科 学 精 神 得 不 到 很 好 的 培 养。 如甲 烷、乙 烯、乙 炔 燃 烧 时 火 焰 温 度 的 差 别，酒 精 灯内外焰温度的 比 较，不 同 盐 类 水 解 程 度 的 强 弱 等 ，虽 然 教 材 上 有 具 体 数 值 的 比 较 ，但 使 用 常 规 的 仪器设备无法实 现 实 验 的 佐 证，使 科 学 性 的 数 据 得不到验证而缺乏实践性。学生只能被动地接受 教材和教师的理 论 描 述，使 本 来 以 实 验 为 基 础 的 化学学科在中学阶段也基本失去了真正的实践依
《教学仪器与实验》第 27 卷 2011 年 第 8 期
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地增强了学生的探究意识 笔者在日常化 学 教 学 中 发 现，现 行 化 学 教 材
中存在很多用数 据 描 述 的 变 化 过 程，由 于 受 到 常 规仪器的功能限 制，只 能 用 定 性 实 验 进 行 简 单 的 模糊验证或只能在理论上进行阐述。例如教材中 CH3 COONa、Na2 CO3 、NaHCO3 水 解 强 弱 的 比 较， 利用酸碱指示剂和广泛 pH 试纸无法显示其酸碱 性微弱的差别； NaOH 与 AICl3 反应沉淀量的变化 只能通过目 测 判 断。这 样 事 实 得 不 到 验 证，判 断 存 在 误 差 ，学 生 的 求 证 欲 望 得 不 到 满 足 ，学 习 内 容 的科学性和理论的真实性受到比较大的影响。如 果利 用 DIS 系 统 的 pH 值 传 感 器、浊 度 传 感 器 和 色度传感器等，就 可 以 使 这 些 依 靠 常 规 仪 器 无 法 测定的变化过程 转 化 为 定 量 的 可 视 实 验，大 大 地 增强了化学学科的科学性和实践性。